化学气相沉积
维基百科，自由的百科全书
化學氣相沉積（英文：Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）是一種用來產生純度高、性能好的固態材料的化學技術。半導體產業使用此技術來成長薄膜。典型的CVD製程是將晶圓（基底）暴露在一種或多種不同的前驅物下，在基底表面發生化學反應或/及化學分解來產生欲沉積的薄膜。反應過程中通常也會伴隨地產生不同的副產品，但大多會隨著氣流被帶著，而不會留在反應腔中。
微製程大都使用CVD技術來沉積不同形式的材料，包括單晶、多晶、非晶及磊晶材料。這些材料有矽、碳纖維、碳奈米纖維、奈米線、奈米碳管、SiO2、矽鍺、鎢、矽碳、氮化矽、氮氧化矽及各種不同的high-k介質等材料。CVD製程也常用來生成合成鑽石。
[编辑] 化學氣相沉積的種類
一些CVD技術被廣泛地使用及在文獻中被提起。這些技術有不同的起始化學反應機制 (如活化機制) 及不同的製程條件。
- 以反應時的壓力分類
- 以氣相的特性分類
- 氣溶膠輔助氣相沉積 (Aerosol assisted CVD, AACVD)：使用液體/氣體的氣溶膠的前驅物成長在基底上，成長速非常快。此種技術適合使用非揮發的前驅物。
- 直接液體注入化學氣相沉積 (Direct liquid injection CVD, DLICVD)：使用液體 (液體或固體溶解在合適的溶液中) 形式的前驅物。液相溶液被注入到蒸發腔裡變成注入物。接著前驅物經由傳統的CVD技術沉積在基底上。此技術適合使用液體或固體的前驅物。此技術可達到很多的成長速率。
- 電漿技術 (可參考電漿製程)
- 微波電漿輔助化學氣相沉積 (Microwave plasma-assisted CVD, MPCVD)
- 電漿增强化學氣相沉積 (Plasma-Enhanced CVD, PECVD)：利用電漿增加前驅物的反應速率。PECVD技術允許在低溫的環境下成長，這是半導體製造中廣泛使用PECVD的最重要原因。
- 遠距電漿增强化學氣相沉積 (Remote plasma-enhanced CVD, RPECVD)：和PECVD技術很相近的技術。但晶圓不直接放在電漿放電的區域，反而放在距離電漿遠一點的地方。晶圓遠離電漿區域可以讓製程溫度降到室溫。
- 原子層化學氣相氣相沉積 (Atomic layer CVD, ALCVD)：連續沉積不同材料的晶體薄膜層。參見原子層磊晶。
- 熱絲化學氣相沉積 (Hot wire CVD, HWCVD)：也稱做觸媒化學氣相沉積 (Catalytic CVD, Cat-CVD) 或熱燈絲化學氣相沉積 (Hot filament CVD, HFCVD)。使用熱絲化學分解來源氣體。[1]
- 有機金屬化學氣相沉積 (Metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)：前驅物使用有機金屬的CVD技術。
- 混合物理化學氣相沉積 (Hybrid Physical-Chemical Vapor Deposition, HPCVD)：一種氣相沉積技術，包含化學分解前驅氣體及蒸發固體源兩種技術。
- 快速熱化學氣相沉積 (Rapid thermal CVD, RTCVD)：使用加熱燈或其他方法快速加熱晶圓。只對基底加熱，而不是氣體或腔壁。可以減少不必要的氣相反應，以免產生不必要的粒子。
- 氣相外延 (Vapor phase epitaxy, VPE)
[编辑] 通常用于集成电路的沉积材料
本节讨论通常用于集成电路的CVD工艺。不同的材料会应用于不同的环境。
- 多晶硅
- 多晶硅是从硅烷（SiH4）沉积所得到的。使用以下反应：
- SiH4 → Si + 2 H2
这种反应通常使用低压化学气相沉积系统(LPCVD)，使用单纯的硅烷或用70-80％的氮硅烷作为原料。 在温度在600°C至650°C之间，压力为 25~150帕斯卡的条件下，沉积速度在每分钟10至20纳米之间。另一种工艺使用氢为还原剂。氢气会降低增长速度，所以温度提高到850甚至1050℃进行补偿。 多晶硅的沉积可以和掺杂同时进行。即把磷，砷或者乙硼烷加入CVD反应腔。乙硼烷的会令增长率增加，但砷化氢和磷化氢会令沉积速度减小。
- 二氧化硅
- 氮化硅
- 金属
[编辑] 參考文獻
- ^ Schropp, R.E.I.; B. Stannowski, A.M. Brockhoff, P.A.T.T. van Veenendaal and J.K. Rath. Hot wire CVD of heterogeneous and polycrystalline silicon semiconducting thin films for application in thin film transistors and solar cells. Materials Physics and Mechanics (PDF): pp. 73–82.
